Hiện nay, thiết bị điện tử ba chiều đang (3DE) thu hút sự quan tâm lớn do nhu cầu ngày càng tăng về việc tích hợp liền mạch của các hệ thống điện tử trên bề mặt cong 3D. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức để chế tạo các thiết bị 3DE với khả năng tùy biến, tính phù hợp và khả năng kéo giãn cao.

Các nhà khoa học Hàn Quốc đã đưa ra một phương pháp mới để chế tạo các thiết bị 3DE có thể tùy chỉnh linh hoạt trên nhiều bề mặt phức tạp, dựa trên việc tạo mẫu và định dạng nhiệt trước.  Sản phẩm tạo ra có khả năng co dãn cao và tích hợp điện tử liền mạch. Ngoài ra, kỹ thật tạo hình nhiệt là kỹ thuật sản xuất sử dụng sự biến dạng nhiệt dẻo của màng nhựa lên khuôn định hình 3D có ưu điểm là chi phí chế tạo thấp, khả năng mở rộng diện tích lớn và tạo mẫu nhanh. Do đó công nghệ này hứa hẹn cho việc phát triển một loạt các chức năng mới trong công nghệ sản xuất các thiết bị đeo.

Trên quy trình chế tạo 3DE dựa trên đặc tính cơ nhiệt,  nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất nền là vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo có thể co giãn cao như styren-etylen-butylen-styren (SEBS) và một điện cực dẫn điện có thể co giãn như kim loại lỏng dựa trên gali-indium eutectic trộn với các vi hạt đồng (EGaIn-CP). Do đó các thiết bị tạo thành đạt được độ ổn định nhiệt cao và khả năng co giãn trong quá trình chế tạo cũng như trong quá trình sử dụng.

Thiết bị 3DE được thiết kế được mô phỏng theo mô hình mẫu 2D được phân loại trước. Bằng cách sử dụng phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn FEM và quá trình tạo hình nhiệt, mô hình 2D được chuyển đổi chính xác thành hình dạng 3D mong muốn. Quá trình tạo hình nhiệt cho phép sao chép hoàn toàn cả hình dạng tổng thể và kết cấu bề mặt của khuôn 3D, do đó sản phẩm có thể tùy chỉnh linh hoạt.

Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra kết quả nghiên cứu dưới các biến dạng như: kéo dài, xoắn và gấp mà không cần ngắt kết nối điện trên nhiều hình dạng 3D phức tạp với cấu trúc liên kết lồi và lõm khác nhau như hình vành tai và dùng đèn led để kiểm tra sự hoạt động của mạch điện. Kết quả cho thấy, mạch điện không bị ngắt, đèn led sáng liên tục.

Báo cáo của nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Science Advances.

Nguồn: techxplore.com